深层孔隙承压水基坑真空管井降水方案[优秀工程方案]

1、基坑真空管井降水施工、组织、设计方案(前滩28-01、30-01地块)编制: 2015年9月3日目 录1工程概况2本方案的 编制依据3工程地质与水文地质3.1工程地质条件3.2水文地质条件 3.3不良地质现象3.4工程特点及难点3.5地下水风险分析3.6基坑突涌可能性计算4降水目的 5降水方案6降水井构造与成井技术要求6.1管井构造6.2成井技术要求6.3成井施工工艺7降水运行及管理7.1疏干井降水运行7.2降水监测7.3降水对环境影响的 分析和控制7.4降水运行的 注意事项8降水应急措施8.1排水保证措施8.2井管保护8.3监测措施8.4特殊情况下的 应急措施:8.5 施工应急响应预案9降水

2、井的 封堵9.1封井时间9.2疏干井封井方案10施工技术措施10.1降水井保护10.2设置备用物资11施工安全技术措施12文明施工管理措施13投入主要机械设备14附图1工程概况1、前滩28-01、30-01地块项目.本工程位于浦东地区前滩地区,基地东至平家桥路,南至海阳西路,西至江耀路,北至钱家滩路,项目建设内容为新建住宅,办公,商用房,拟建场地为空地.2本方案的 编制依据 本方案编制依据:1、基坑工程技术规范DG/TJ08-61-20102、建筑与市政降水工程技术规范JGJ/T111983、市政地下工程施工质量验收规范DG/TJ08-236-20064、基坑围护设计平面图5、基坑剖面图、基坑

3、加固图6、拟建场地岩土工程详细勘察报告3 工程水文地质概况根据本工程水文地质情况,属饱和,软土层.3.2水文地质概况场地内的 地下水主要包括孔隙潜水和深层孔隙承压水.(1) 孔隙潜水:浅层地下水主要为孔隙潜水,主要赋存于杂填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、夹粘质粉土中.地下水位变化主要受大气降水、地面蒸发及地表径流控制.潜水水位埋深,一般离地表面约0.31.5米,受降雨、潮汛、地表水的 影响有所变化,年平均水位埋深一般为0.50.7米.设计计算中潜水水位埋深取0.5米.根据承压水抗突涌计算,本工程基坑在开挖前需降承压水头.3.3不良地质现象(1) 填土较厚(2) 浅部软弱淤泥质土层本工程淤泥质土

4、层土质软、土性差,均属高压缩性土的 低强度土层,对于深基坑围护设计、施工与开挖将产生不利影响.3.4.工程特点及难点1) 本工程基坑面积大,普遍开挖深度约15.00米.基坑工程实施过程中受到基坑开挖、大气降水以及施工动载等许多不确定因素的 影响.周边环境复杂,紧邻高层建筑物多且近.3.5.地下水风险分析根据本工程场地条件、工程地质条件与水文地质条件分析,我们认为在本工程施工过程中,存在着以下工程降水风险.1、承压水突涌可能对本工程产生影响的 主要承压含水层为第层承压水.深层承压水不会对本工程产生不利影响.2、在本工程中,地下止水帷幕深度较深,考虑降水时充分利用地下止水帷幕的 隔水作用,主要采用

5、坑内降水的 方式降水.坑外回灌.3、周边建筑物及道路沉降.应采用基坑周边设置回灌井.3.6基坑底板抗突涌稳定性验算1基坑开挖后,基坑与承压含水层顶板间距离减小 ,相应地承压含水层上部土压力也随之减小 ;当基坑开挖到一定深度后,承压含水层承压水顶托力可能大于其上覆土压力,导致基坑底部失稳,严重危害基坑安全.因此,在基坑开挖过程中,需考虑基坑底部承压含水层的 水压力,必要时按需降压,保障基坑安全.基坑底板抗突涌稳定性条件:基坑底板至承压含水层顶板间的 土压力应大于安全系数下承压水的 顶托力.即:hs FswH 式中:h 基坑底至承压含水层顶板间各层土的 厚度(米);s 基坑底至承压含水层顶板间的

6、各层土的 重度(kN/米3);H 承压水位高于承压含水层顶板的 高度(米);w 水的 重度(kN/米3),取10kN/米3;Fs 安全系数,一般为1.051.2,本工程取1.10. 基坑底板抗突涌验算示意图经计算:本基坑开挖深度内需降压处理.4降水目的 根据地质条件、工程的 基坑开挖及基础底板结构施工的 要求,本次降水的 目的 是:1.通过降水及时降低基坑开挖范围内土层的 含水量,将基坑内潜水位始终降至基坑开挖面以下不小 于1.00米,满足基坑开挖及施工要求.施工难度预见及处置:本基坑属一级基坑,场地内杂填土层厚,在成井钻孔时应有挖机配合施工、本场地面积过大,排水管路及电缆线过长不利于保护及会

7、影响降水效果;根据现场实际情况适当增加临时集水点,就近排水及时排出.5降水方案设计理念:本着科学、安全、经济、有效.28-01、30-01地块 ,本工程基坑面积约:30000米2,开挖深度约为10-15米.根据报告提供本降水土体范围内平均渗透系数:4E-06/s,符合大口径真空管井降水条件.设计采用真空管井降水:经计算,28-01地块、基坑共布置疏干井和减压井和观测备用井共计99口,设计井深19.00-32米(见图)进行土体疏干,可满足施工要求.30-01地块、基坑共布置疏干井和减压井和观测备用井共计145口,设计井深16.00-27米(见图)进行土体疏干,可满足施工要求.真空泵采用JSJ-6

8、0型真空泵,一台真空泵接4-5口管井进行真空降水,采用井口加井盖,后用保鲜膜密闭管口连接真空管道后,进行抽水.共用真空泵40台套. 根据开挖顺序和实际情况,在基坑开挖前30天完成.布置时间可根据施工需求进行调整.5.1降水设计方案坑内降水真空管井的 平面布置:降水真空管井布置以不影响施工、方便抽水、避开、工程桩(管井布置详见降水井点平面布置图).并避开重要结构及加固区为原则.所有降水井抽出的 地下水均应排到坑外的 排水系统内,尽量将降水井布置均匀,以达到良好的 降水效果. 疏干降水运行工况疏干井提前20-30天进行降水,一般应施工一口,投入运行一口.疏干井据要求加载真空负压降水,每台真空泵并联

9、4-5口疏干井进行真空负压降水,在抽水工期充足的 条件下降水后,应满足基坑分层开挖需求.图8-1 真空负压疏干井抽水示意图6疏干井、回灌观测井构造与成井技术要求6.1管井构造与设计要求疏干井构造1、井管:井深16.00-19.00米 ,疏干井管采直径为273米米(外径)的 钢管,井管壁壁厚2-3米米.2、过滤器(滤水管):长度为6-13米.所有滤水管均包一层两40目60目的 尼龙网.3、沉淀管:沉淀管主要起到过滤器不致因井内沉砂堵塞而影响进水的 作用,沉淀管接在滤水管底部,直径与滤水管相同,沉淀管长度均为1.00米,沉淀管底口用铁板封死.6.2.2设计要求1、井口:井口应高于地面以上0.20米

10、,以防止地表污水渗入井内; 2、填滤料(中粗砂):按照设计图纸围填滤料,对于降压井和降压水观测井,底部向上填滤料14-17.00米.其上部2.00米填粘土,应围填磨圆度较好的 滤砂(中粗砂).3、粘土封孔:按照设计图纸标高,采用粘土封孔.(深度为2.00米)6.3.3降水井质量验收标准1、井身偏差:井身应圆正,井的 顶角及方位角不能突变,井身顶角倾斜度不能超过1度.2、井管安装误差:井管应安装在井的 中心,上口保持水平.井管与井深的 尺寸偏差不得超过全长的 正负千分之二;3、井水含砂量抽水稳定后,井水含砂量不得超过万分之一(体积比).4、真空泵真空表读数不得低于-0.06Wpa.6.2成井技术

11、要求、井孔:管井开孔孔径为600米米,孔深16-32.00米一径到底.井口应高于地面以上0.20米,以防止地表污水渗入井内,上部采用粘土封闭,其深度不小 于2.00米.(见深井结构图)成孔偏差:井孔的 平面误差0.5米,井深(孔深)偏差+50厘米;井孔应圆正.、井管:均采用2钢管,井管直径273米米.、过滤器(滤水管):均采用滤水管外均包二层40目80目的 尼龙网,滤水管的 直径与井壁管的 直径相同.深井滤水管长约为13.00米.(见深井结构图)、沉淀管:沉淀管主要起到过滤器不致因井内沉砂堵塞而影响进水的 作用,沉淀管接在滤水管底部,直径与滤水管相同,长度为1.00米,沉淀管底口要封闭.、填砾

12、料:各井管四周从井底向上至滤水管处填粗砂.、井管偏差:井身应圆正,上口保持水平,井管的 顶角及方位角不能突变,井管安装倾斜度不能超过1度;井管截面尺寸偏差2米米,井管长度偏差20厘米. 、出水含砂量:抽水稳定后,出水含砂量不得超过万分之一(体积比).、填粘性土隔水封孔:在粗砂的 围填面以上采用粘土围填至井口并夯实,高度约为设计高度,并做好井口管外的 封闭工作.、根据设计要求及分层挖土的 情况本次降水采用一道滤管降水,各井的 结构及过滤器的 安装部位见“降水井结构图”,并及时安装好抽水泵保证降水效果.6.3成井施工工艺成孔施工机械设备选用GJ200型工程钻机及其配套设备.采用正循环回转钻进泥浆护

13、壁的 成孔工艺及下井壁管、滤水管、围填填砾、粘性土等成井工艺.其工艺流程如下:1、测放井位:根据井位平面布置示意图测放井位,如果现场施工过程中遇到障碍或受到施工条件的 影响现场可做适当调整.2、埋设护口管:护口管底口应插入原状土层中,管外应用粘性土填实封严,防止施工时管外返浆,护口管上部应高出地面0.10米0.30米.3、安装钻机:机台应安装稳固水平,大钩对准孔中心,大钩、转盘与孔的 中心三点成一垂线.4、钻进成孔:开孔孔径为600米米一径到底,钻孔施工达到设计深度时,宜多钻0.51.0米.做好钻探施工描述记录,在钻进过程中,如发现实际地质情况与勘察时提供的 资料不一致时需及时通知设计人员,并

14、对井的 结构进行及时调整,确保滤水管的 安放位置能够有效的 进水.钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳,轻压慢转,钻进过程中要确保钻机的 水平,以保证钻孔的 垂直度,成孔施工采用孔内自然造浆,钻进过程中泥浆密度控制在1.101.15,当提升钻具或停工时,孔内必须压满泥浆,以防止孔壁坍塌.5、清孔换浆:下井管前的 清孔换浆工作是保证成井质量的 关键工序,为了 保证成孔在进入含水层部位不形成过厚的 泥皮,当钻孔钻至含水层顶板位置时即开始加清水调浆.钻进至设计标高后,在提钻前将钻杆提至离孔底0.50米,进行冲孔,清除孔内杂物,同时将孔内的 泥浆密度逐步调至接近1.05,孔底沉淤小 于30厘米,返出的 泥浆内不

15、含泥块为止.第一次清孔换浆是成井质量得以保证的 关键,它将直接影响成井质量,因此施工时清孔换浆工作没有达到规定的 要求绝不允许进入下一道工序的 施工.6、下井管:井管进场后,应检查过滤器的 圆孔是否符合设计要求.下管前必须测量孔深,孔深符合设计要求后,开始下井管,下管时在滤水管上下两端各设一套直径小 于孔径5厘米的 扶正器(找正器),以保证滤水管能居中,井管焊接要牢固、垂直、不透水,下到设计深度后,井口固定居中.下井管过程应连续进行,不得中途停止,如因机械故障等原因造成孔内坍塌或沉淀过厚,应将井管重新拔出,扫孔、清孔后重新下入,严禁将井管强行插入坍塌孔底.7、填砾料:填砾料前应用测绳测量井管内

16、外的 深度,两者的 差值不应超过沉淀管的 长度.填砾料过程中应随填随测砾料的 高度.填砾料工序也应连续进行,不得中途终止,直至砾料下入预定位置为止.最终投入滤料量不应少于计算量.8、井口封闭:在采用粘性土封孔时,为防止围填时产生“架桥”现象,围填前需将粘土捣碎(粒径小 于3厘米为宜)后填入.围填时应控制下入速度及数量,沿着井管周围按少放慢下的 原则围填.然后在井口管外做好封闭工作. 9、洗井:采用“空压机联合洗井法”其原理如下:用压缩空气洗井.其原理是当压缩空气通过进气管通到排水管下部时,排水管中变成气水混合物密度小 于排水管外的 泥水混合物密度,这样管内外产生压力差,排水管外的 泥水混合物,

17、 在压力差作用下流进排水管内,于是井管内就变成气、水、土三相混合物,其密度随掺气量的 增加而降低,三相混合物不断被带出井外, 滤料中的 泥土成分越来越少,直至清洗干净.洗井应在下完井管、填好滤料,粘性土止水后立即进行,一气呵成,以免时间过长,护壁泥皮逐渐老化,难以破坏,影响渗水效果.绝不允许搁置时间过长或完成钻探后集中洗井. 10、安泵试抽:成井施工结束后,应及时下入潜水泵,铺设排水管道、电缆安装等,抽水与排水系统安装完毕,即可开始试抽水.电缆与管道系统在设置时应注意避免在抽水过程中损坏,因此,现场要在这些设备上进行标识.11、排水保证措施洗井及降水运行时应用管道将水排至场地四周的 明沟(渠)

18、内,通过排水沟(渠)将水排入场外预设的 排水沟渠中,场地四周的 排水管道应定时清理,确保排水系统的 畅通,排水是否正常将直接影响降水运行,根据降水最高峰估算,每天大约排水100-400吨左右,要求在施工区域内合理布置排水沟,排水沟断面为500米米600米米以上,并且有一定坡度,能够迅速将大量地下水排入集水坑中.采取就近排水合理布置的 原则,基坑周边应设排水明沟.(见图)7降水运行及管理7.1降水井运行 本次采用真空泵配潜水泵抽水的 方法降低潜水位,每口井单用一台潜水泵,要求潜水泵的 抽水能力大于单井的 最大出水量,要求开挖前的 抽水时间不能少于30天. 1、降水井在基坑维护及止水帷幕形成并达到

19、一定强度后开始抽水,避免过早抽水引起基坑内地面沉降造成对基坑围护,外部环境造成破坏. 2、试运行之前,需测定各井口和地面标高、静止水位,然后开始试运行,以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求.3、安装前应对泵本身和控制系统作一次全面细致的 检查.检验电动机的 旋转方向,各部螺栓是否拧紧,润滑油是否足,电缆接头的 封口有无松动,电缆线有无破损等情况,然后在地面上转1米in左右,如无问题,方可投入使用.潜水电动机、电缆及接头应有可靠绝缘,每台泵应配置一个控制开关.安装完毕应进行试抽水,满足要求始转入正常工作.4、降水运行期间,现场实行24小 时值班制,值班人员应认真做好各项质量记录,做到准

20、确齐全.7.2降水监测1. 水位观测降水运行初期,疏干井每天观测两次,运行稳定后每天观测一次,水位观测精度1.0厘米.2. 流量监测监测次数与水位同步,观测精度0.1米3.3. 其它监测基坑周围的 潜水水位、承压水水位通过观测孔测得,坑外的 潜水位、孔隙水压力、沉降等由基坑监测资料测出.7.3降水对环境影响的 分析和控制近二十年来深层降水实践经验证明,深层降水对地面沉降的 影响是较小 的 ,成井和降水运行管理控制得好,抽水结束后大部分可以回弹,但,由于基坑内大量降水(最大峰值约100-400T /天),导致基坑外侧水位下降,易引起基坑周边沉降,支护变形量大.造成周边管线及建筑物的 破坏等一些问

21、题.但应布置监测点,随时注意这些重要建筑物的 地基变形情况.沉降控制措施:(1)临近建筑物和地下管线的 降水井的 抽水时间尽量缩短.(2)根据抽水运行时得到的 参数,计算不同井群组合下坑内地下水的 深度,随基坑开挖深度确定井群的 运行.没有抽水的 井可作为观测井,控制承压水头与上覆土压力足以满足开挖基坑稳定性要求,这将使降水对环境的 影响进一步降低.(3)所有井布置在坑内,疏干井过滤器深度不得超过地下止水帷幕深度,减少降水对基坑外的 影响. (4)采用信息化施工,对周围环境进行监测,发现问题及时处理调整抽水井及抽水流量,指导降水运行和开挖施工. (5)加强基坑开挖和降水时的 环境监测,监测资料

22、及时报送降水项目部,以调控降水运行.图 人工监测水位7.4降水运行的 注意事项 1、降水的 设备(主要是潜水泵)在施工前及时做好调试工作,确保降水设备在降水运行阶段运转正常. 2、工地现场要备足抽水泵,数量多于井数的 30%.使用的 潜水泵要做好日常保养工作,应经常检查泵的 工作状态,一旦发现不正常应及时换泵,坏泵应立即修复,无法修复的 应及时更换. 3、降水工作应与开挖施工密切配合. 4、降水井在降水运行阶段,电源必须保证. 5、 做好井口的 保护工作,严禁将井管碰坏以及杂物掉入井内.经常检查排水管、沟是否畅通.8降水应急措施8.1排水保证措施降水成功与否直接关系到整个工程的 安全和施工进度

23、,所以在施工过程中不能忽视一些影响降水安全的 因素,为了 保证一切正常,事先考虑好应急措施.(1)双电源保证措施为了 防止大面积停电的 突然发生以及现场电路系统故障,必须提供双电源保证措施,当有一路工业用电的 同时配备柴油发电机,发电量为100kW.为了 保证柴油发电机处于完好工作状态,定期(12周)试运行一次,保证应急时柴油发电机必须能够即时发动供电,同时在电路设计时采用双向闸刀,确保工业电与柴油发电机供电自由切换,保证停电30分钟内能将降水井的 电源得到更换,确保在基坑开挖过程中降水不得长时间中断.(发动机系统由甲方负责提供)(2)排水保证措施排水是否正常将直接影响降水运行,根据降水最高峰

24、估算,每天大约排500吨左右,要求在施工区域内合理布置排水沟,排水沟断面为600米米500米米以上,并且有一定坡度,能够迅速将大量地下水排入排水明沟中,并且通径不小 于800米米,为了 防止雨季排水不畅,基坑周边设排水明沟,以备急用.8.2井管保护基坑开挖时必须注意保护降水井管,坑内井必须保证在挖土时不被破坏.如井管遭到损坏,大量水流入基坑,甚至降水无法降到设计要求,由此造成的 一切后果将由责任方负责.8.3监测措施因基坑开挖深度比较深以及降水深度比较大,必须委托专业监测单位对基坑围护结构和周边环境进行监测,加强信息化施工,如周边环境出现异常情况,监测单位应立即通知总包单位和监理单位,并告知降

25、水单位,从而采取相应的 应急措施.8.4特殊情况下的 应急措施:本基坑影响深度内,在潜水层与承压水层之间存在微承压水层,及在挖土施工过程中对管井的 破坏,及局部深坑极有可能将会产生有动压水涌出,如出现涌水点,我们要采取应急措施,在涌水范围内迅速布置相应轻型井点.确保能够把动压水及时抽出不会产生危害.应备用2台套轻型井点排水.确保基坑挖土及其它施工正常进行.根据我公司以往在上海地区施工经验,和本施工场地的 地质条件,在小 面积涌水情况下,100范围内涌水量不大于Q= 15.0米3/h.用JSJ-60真空泵是可以解决(真空泵设计能力为60米3/h).8.5 施工应急响应预案8.5.1应急方案的 方

26、针和原则坚持“安全第一,预防为主”、“保护人员安全优先,保护环境优先”的 方针,贯彻“常备不懈、统一指挥、高效协调、持续改进”的 原则.更好地适应法律和经济活动的 要求;给企业员工的 工作和施工场区周围居民提供更好更安全的 环境;保证各种应急资源处于良好的 备战状态;指导应急行动按计划有序地进行;防止因应急行动组织不力或现场救援工作的 无序和混乱而延误事故的 应急救援;有效地避免或降低人员伤亡和财产损失;帮助实现应急行动的 快速、有序、高效;充分体现应急救援的 “应急精神”.8.5.2突发事件风险分析和预防为确保正常施工,预防突发事件以及某些预想不到的 、不可抗拒的 事件发生,事前有充足的 技

27、术措施准备、抢险物资的 储备,最大程度地减少人员伤亡、国家财产和经济损失,必须进行风险分析和预防.9降水井的 封堵9.1封井时间在挖土过程中井管随着挖土进度随时割除.其余根据实际情况,预留三分之一降水井做为抗浮井保留到地下部分结构完成进行封井.疏干井封井时间为基坑开挖结束后垫层浇筑前进行疏干井封井,封井按疏干井封井方案执行;9.2疏干井封井方案疏干井封井采取在井管内先填粘土在灌注混凝土的 封堵方法,基本操作顺序及有关技术要求如下(疏干井封井结构图见下图):图9-1 疏干井封井示意图采用本封井方法直接把降水井封在大底板下,优点是安全可靠.1. 基坑挖至设计标高后,疏干井降水运行结束,清干疏干井中

28、残余的 水;2. 向井管内先填粘土,直填到距底板2米左右,停止填粘土并捣实;3. 向井管内灌入混凝土,混凝土的 灌入高度略低于基坑垫层混凝土面约10厘米;4. 待井管内混凝土的 初凝能符合要求,并能确定封堵的 实际效果满足要求后,即可割去所有外露的 井管;5. 井管割去后,在管口用铁板焊封,管口低于基底混凝土垫层面以下10厘米左右;6. 管口焊封后,用水泥砂浆填入孔洞抹平,封井工作完毕.7.2预留井封井为保证整个基坑的 安全,基坑降水工作应在地下构筑物施工至上覆压力和地下水头的 顶托力平衡后才能停止降水,因此,在底板浇注后在基坑内根据现场开挖情况预留一定数量的 抗浮井.在底板结构达到设计强度并

29、且满足结构抗浮要求后,施工现场才能停止降水.对于本工程底板上预留的 预留井,拟采用以下方案进行封井:封井施工工艺如下:1、当本基坑挖至设计标高后,在基坑底开挖面以上50厘米处,在井管外焊一止水板;2、封井前预拌足量的 混凝土或水泥砂浆;3、用大流量抽水泵将井内水位抽至井底;4、迅速拔除抽水泵;向井管内先填粘土,直填到距底板2.00米左右,停止填粘土并捣实.5、灌入素混凝土或水泥砂浆;6、等待混凝土初凝;7、混凝土初凝后割除剩余井管至底板面,并将井管内底板面以下约10.00厘米混凝凿除,在井管内焊接2层止水钢板;8、采用快硬水泥砂浆将止水钢板面以上到混凝土大底板面井口抹平,至此封井完毕.10施工

30、技术措施10.1降水井保护1、加强井管焊接质量的 检查,按照设计要求严格控制焊接质量,焊缝要均匀,无砂眼,焊缝堆高不小 于6米米,确保后期基坑开挖焊缝不漏水.2、所有降水井应设置醒目的 标记,弄好夜间施工反光带,加强人工值班保护.3、协助甲方做好对土方开挖操作人员的 交底工作,使其明白降水井的 重要性,加强挖土施工时注意对降水井的 保护,减少挖土施工对降水井的 破坏.10.2设置备用物资降水井在实际运行中,由于各种原因,可能出现机械损坏的 情况,而造成降水工程的 中断.为了 避免出现这种情况,在进行物资配备时,应适当考虑配备降水备用物资,在现使用物资出现异常时,及时更换备用物资,确保降水运行的

31、 顺利进行,备用物资主要指的 降水泵,要求现场备用水泵的 数量为井数的 30%.11施工安全技术措施11.1施工现场安全制度1、建立安全生产管理网络,项目经理为安全生产第一责任人,工地设专职安全员,安全员必须对自己管辖范围经常检查、指导、督促,行使职权. 2、坚决贯彻执行总包,公司各项安全生产规章制度,积极参加由总包项目部组织的 有关施工现场的 各种安全活动.严格遵守施工现场标化管理细则,未经“三级教育”的 人员不准上岗作业. 3、高空作业必须系安全带,进入工地现场必须戴安全帽,且帽饰、着装统一,正确使用劳防用品. 4、特殊工种必须持证上岗(电工、电焊工、机操工).11.2施工现场临时用电安全措施 1、编制临时用电施工组织设计. 2、安装、维修或拆除临时用电设施必须有证专业电工进行. 3、建立安全用电检查制度. 4、施工现场所有电器都应做好接地保护. 5、电器安装全部完成后应试运转,试运转转正常后